全國中小學科展

臺灣

黑擬蛺蝶(Precis iphita iphita)的生存策略

Beings inherit various morphs and natural ability properties from their genetic parents to adapt to the environment and survive; Precis iphita iphita , for instance, is a best example of it. Although few literatures on Precis iphita iphita is found, through long-term field observation on the food intake, nest building, avoiding predator of immature stage, and living domain, the oviposition, plant preference of the adult, different stages of morphs and changes of behavior can be classified obviously when there are environmental or weather changes. The above can help investigate how they interact and influence with plants. This study aims to record and describe various behaviors and surrounding changes for Precis iphita iphita. 生物為適應環境求取生存,從親代遺傳許多形態、本能;黑擬蛺蝶(Precis iphita iphita) 的生活史就是個很好的例子。雖然文獻報告對黑擬蛺蝶的形態與行為描述不多,但藉由野外 長期實地觀察幼蟲的攝食、築巢、躲避天敵,以及成蝶的領域、產卵、食草選擇,可明顯區 分當環境、氣候產生變化時,黑擬蛺蝶不同蟲期的蟲體都有許多外在行為的改變,可作為探 討其與植物間的交互作用和影響。本研究旨在描述黑擬蛺蝶各種不同的行為與當時環境的狀 態,並將實際觀察所得詳實記載,以供他人比較參考。

峰迴路轉-等比繞行的秘密

對於轉向次數K→∞且轉向角ɵ為任意角時,各收斂點P於坐標平面上恰形成圓C:。已知U為x軸上任一點且坐標為(u,0),當ɵ改變時,p1p2與UP之交點S的軌跡為圓錐曲線(點、直線、拋物線、橢圓、雙曲線)。當U=c 時,交點S的軌跡為橢圓,此橢圓的長軸長為圓C半徑(r/1-r2 ),且焦點為P1(1,0)與C(1/1-r2,0)。各轉向點Pn(nÎN)位於一個方程式為,定角為之等角螺線上;同時繪出轉向次數k在不同值時,瓢蟲行進終點之軌跡,以驗證當k愈來愈大時,各終點形成的軌跡會趨近於一個圓。當k=2時,圖形為蚶線並證明其經平移後之極坐標方程式為R=r+2r2cosɵ。最後我們展示行進公比 r→1-,r=1 , r→1+ 時所呈現的終點軌跡,並對此軌跡所呈現出的意象與自然界連結,而其實質關聯性則有待未來研究。

Natural sugar as receptor and inhibitor of enterovirus 71 infection.

肺癌浸潤之樹突細胞分泌Resistin透過活化WHSC1/Twist途徑促進肺癌惡化

本研究首度發現人類肺癌A549細胞會促進其所浸潤的樹突細胞分泌Resistin,而更深入地探究獲悉Resistin會透過活化WHSC1/Twist途徑促進肺癌A549細胞惡化,此惡化過程包括誘導癌細胞上皮間質轉化(epithelial-to-mesenchymal transition; EMT)及提升癌細胞的移行(migration)和入侵(invasion)能力。為確認Resistin在臨床的重要性,透過肺癌病患檢體分析發現,相較於健康捐贈者,肺癌病人的血清可測的較高濃度的Resistin;更甚之,比較非腫瘤組織部位之CD11c+樹突細胞,浸潤於腫瘤組織部位之CD11c+樹突細胞會呈現高量的Resistin。接續探討Resistin對肺癌細胞的影響機制,實驗結果發現Resistin會增加A549細胞表現histone methyltransferase WHSC1的表現,而WHSC1在Twist啟動子的H3組蛋白lysine 36位置進行dimethylation修飾,並降低H3組蛋白lysine 27位置的trimethylation進而促進Twist的表現,促使A549細胞進行EMT和增加癌細胞移行和入侵。因此,Resistin可作為肺癌診斷分子及藥物發展的重要標靶。

得不到愛的左翅雄蟋蟀

為了解黃斑黑蟋蟀左翅在上變異型的遺傳性狀是否可以經人擇選種過程加以保留,以此探討其在族群內遺傳特性及其存活的指標。材料來自國家地理紀錄片中介紹的台南新化蟋蟀養殖場。在養殖場進行採樣調查黃斑黑蟋蟀的左翅位置比例,結果約佔2%,與李俊康(2009)觀察標本的結果2.05%的比例極為相近。由此可見,在這種蟋蟀族群中不論標本或是活體,左翅在上蟋蟀確實存在只是仍為少數,同時發現雌蟲左翅在上變異型的個體,比例約為雄蟲的九倍。本研究希望透過遺傳及演化的觀點,來了解左翅在上變異型的個體,各部位型態學性狀在族群中存在的可能原因,以及蟋蟀族群中為何右翅在上的真相?並且能從其型態的參數,找出左翅在上仍然存在的原因。

Fe對銅系觸媒應用於甲醇重組製氫反應影響之探討

從小玩意探討大問題-磁浮隔空旋轉器的轉動情形與磁場變化之研究

磁浮隔空旋轉器是由一個旋轉軸和底座構成,利用兩者間相互排斥的磁力, 產生隔空漂浮的效果。本研究首先對旋轉軸的結構加以分析,並設計啟動裝置, 探討啟動電壓、旋轉軸重量及底座磁力等因素對漂浮轉動的影響。 我們分析維持旋轉平衡的各種作用力,並探討旋轉軸重心位置與摩擦力的關 係,以驗證我們的分析結果。此外,我們也利用自行設計的啟動裝置,提供穩定 的初始轉速,探討旋轉軸重心位置不同時,持續轉動時間的變化,進一步驗證所 做的分析。 為了瞭解磁場在旋轉軸漂浮過程中發生的變化,我們設計了支架把空間座標 化,再以高斯計測量出各點的磁場,獲得各平面的磁場強度分佈圖。配合磁力線 分佈圖與所測得的磁場強度分佈圖,我們以一個嶄新的分析模式,將抽象的磁場 概念具體化,使我們對旋轉軸放置前後及磁力與重力平衡時的磁場變化,更深入 的了解,同時也發現磁場強度會隨距離的增加而減弱。 最後我們在旋轉器上裝置感應線圈,經由旋轉實驗測得感應電壓的存在,證 明旋轉器轉動時,磁場會產生變化。 經由對磁浮隔空旋轉器的探討,我們得以了解它的漂浮原理、磁力與摩擦力 間的平衡關係,以及旋轉前後磁場變化。The Magnetic Floating Spinner(MFS) is composed of one spinner with a magnetic base. The floating effect of the spinner is caused by the interaction between the two opposite magnetic fields. We first analyzed the detail structure of the MFS, and then designed a starter to rotate it. Later, we studied the effect of starting electric potential, the weight of the spinner and the magnetic force of the base on the floating movement. We presented an explanation for the forces that maintained the floating of the spinner and, to support that, we studied the friction force with the position change of the spinner gravity centre. We also used the starter designed by us to provide a stable initial rotating force and analyzed the relationship between the change of gravity centre position and the duration of rotation. In order to understand the magnetic field change during floating movement, we designed a spatial frame to coordinate the spinner that floated above the base. We measured the surrounding magnetic force with the Goth’s apparatus and conducted a magnetic force distribution diagram. According to this diagram and the line of magnetic force, we therefore provide a brand new analysis model , which bring the abstract concepts of the magnetic field into a concrete theory. This research not only brings us to understand the magnetic field change of the spinner before and after its placement over the base and the balance between the magnetic and the gravity force, but also reveals that the magnetic force will wane with the increase of distance. Finally, we placed an induction coil by the spinner to detect a voltage change during spinner movement. This is an evidence that the magnetic field will change during the spinner movement. Through the study of MFS, we can now understand why it floats, the balance between magnetic and friction force, and the change of the magnetic force before and after the spinner movement. MFS = Magnetic Floating Spinner

節能簡易高效率膠原蛋白萃取法--海水魚淡水魚魚鱗結構比較、膠原蛋白萃取率及螢光效能分析

魚鱗為氫氧基磷灰石及膠原蛋白所組成。本實驗比較各兩種海水及淡水魚魚鱗結構,用簡易水煮法萃取膠原蛋白。實驗發現淡水魚-虱目魚膠原蛋白萃取效率最好,1~40分鐘約能溶出 0.2g膠原蛋白 / g 魚鱗,次為鱸魚、烏魚,龍膽石斑的溶出率最差,與魚鱗結構相關。SDS、X光繞射分析顯示膠原蛋白純度高,且加醋煮能提高溶出率 2~6倍。螢光光譜結果顯示膠原蛋白在325 nm 雷射光激發下即能偵測訊號強度大的藍光(410 nm)及綠光(490 nm),為偵測物質膠原蛋白含量的好方法。本實驗1分鐘加醋水煮虱目魚魚鱗的膠原蛋白成本1.5 元 / 1000 mg 為市售的 2~3%,為簡易高效能的膠原蛋白萃取方式。

評估不同有機酸用於燃料電池之可行性

本研究主要著重在以三極式電化學測試探討不同有機酸燃料甲酸、草酸、檸檬酸與不同觸媒Pt/C、PtRu/C、PtPd/C 在陽極電極的氧化反應之研究。從CV 圖可得知,分子量較低的甲酸有較低的氧化電位。以CV 與LSV 圖可知,以較高的氧化電流區分,是以PtRu/C 為三種觸媒中最適合當陽極電極的;若以穩定度區分,則以PtPd/C 為最佳。我們挑選PtRu/C 此觸媒進行燃料電池放電性能測試,得到的電流不高,原因在於配置的甲酸溶液為1M,甲酸在PtRu/C 電極反應太快,質傳推動力不足,使得燃料供應不足,造成電位迅速下降。This main target of this study is using three-electrode cells to choose which Formic Acid, Oxalic Acid or Citric Acid and Pt/C, PtRu/C or PtPd/C are better for fuel cell. From CV test, Formic acid which structure is simple has the lowest oxidation potential. Combine CV with LSV, if we focus on current, PtRu/C is the best catalyst for fuel cell. But if we focus on Stability, PtPd/C has the best of them. We choose PtRu/C to do the cell performance test. The current density isn’t enough high, this is because the concentration of formic acid is just 1M. Oxidation reaction of formic acid on PtRu/C is very fast. Mass transfer driving isn’t enough for this high reaction rate, so the potential drop is very fast.

摻入奈米碳管的液晶面板之穿透光譜研究

本研究計畫主要探討液晶摻雜奈米碳管後,液晶面板對可見光區之穿透光譜。由於奈米 碳管在應用上有一大缺點是容易聚結糾纏在一起,不容易排列整齊,為了使奈米碳管能夠依 照所希望的方向排列,並且能動態地改變碳管的排列方向,我們將奈米碳管散布在液晶內, 藉以控制奈米碳管的排列。為此,我們自製液晶面板以便能夠自由改變液晶材料的成分,即 調整奈米碳管的種類及粗細長短程度和奈米碳管與液晶材料的混合比例,並量測其穿透光 譜,探討奈米碳管對液晶分子偏轉程度的影響,及摻雜奈米碳管後的液晶面板,其穿透光譜 對各波長光的關係。 第一階段的基礎實驗中,我們先經由控制不同的外加電場,了解液晶分子對各波長的光 之穿透程度隨電場變化的關係;第二階段的實驗中,再進一步控制更多的變因,依需求將控 制不同變因自製液晶面板,並且逐步探討其穿透光譜對於種種變因的關係為何。